记者从中科院长春光机所获悉，日前，中科院长春光机所应用光学国家重点实验室王强研究员团队与其他团队合作，创造性地提出了双光梳光热光谱方法，首次实现了基于光频梳的气体分子光热光谱测量。
光频梳是啥呢？它的全称为光学频率梳（Optical Frequency Comb，OFC），是一些离散的、等间距频率的像梳子一样的形状的光谱，它是一把光学频率上的标尺，每一根梳齿都代表了特定的光学频率。当光经过待测气体时，气体分子会和特定频率范围内的梳齿发生相互作用。由于光热作用，强度调制引起的折射率会发生改变，采用空芯光纤能进一步提高光源的功率密度以及作用效果，采用光学干涉仪测量折射率调制并进行傅里叶变换，即可得到宽波段范围内对应的光谱信息。
近年来，激光光谱气体传感技术在气候变暖、火星探测、海洋勘探、生物医疗等诸多领域越来越重要。随着全球环境、生态以及能源问题的不断恶化，激光吸收光谱气体检测技术受到了空前关注，并对光学气体传感的多物质、甚至未知成分的分析能力提出了更高要求。然而，由于缺少理想的相干光源，难以在宽光谱波段范围内快速准确地获取精细光谱信息；同时由于光频梳光谱技术（OFC）需要相当长的激光与气体相互作用路径来提高检测灵敏度，严重限制了光频梳光谱在气体传感领域的广泛应用。
而双光梳光热光谱方法的研究，不仅具备单波长激光光谱测量的高选择性和快速响应特点，同时，光频梳和光热光谱技术的融合使得同时具备宽波段、高分辨率、极低耗气量和高灵敏度成为可能，为分子探测提供丰富的光谱信息，针对大气监测、深空探测、海洋科学、呼气诊断等不同领域对精密气体探测的需求提供多功能的光谱气体传感技术。
据王强介绍，目前，团队提出的双光梳光热光谱技术可以实现超过1 THz的宽带光谱和ppm（百万分之一）量级的灵敏度，同时所需气体样品量不到1 μL，配置紧凑，为实现宽波段、高分辨率和高灵敏气体检测提供了新的思路。未来，该研究有望应用于微谐振器、量子级联激光器和带间级联激光器产生的中红外梳上，实现更强的气体吸收探测能力和更小的集成尺寸。
据了解，该研究得到了国家自然科学基金委等项目的支持。
作者：吉林日报全媒体记者 景洋
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